中國(guó)教育報(bào)-中國(guó)教育新聞網(wǎng)訊（記者 馮麗）從蝸牛的殼、螃蟹的甲，到人類(lèi)的骨頭——地球上動(dòng)物的骨骼是如何長(zhǎng)出來(lái)的？近日，西北大學(xué)張志飛教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家研究發(fā)現(xiàn)，5億年前的化石里藏著動(dòng)物最早由上皮組織控制骨骼生長(zhǎng)的證據(jù)。這一成果刷新了人類(lèi)對(duì)早期動(dòng)物的認(rèn)知，以亮點(diǎn)封面論文的形式發(fā)表在2025年第10期的美國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)期刊——《地質(zhì)學(xué)》（GEOLOGY）。

目前已知最早的動(dòng)物礦化骨骼記錄來(lái)源于約5.6億—5.2億年前的寒武紀(jì)大爆發(fā)時(shí)期，地球動(dòng)物很可能在此時(shí)獲得了各種礦化能力。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，動(dòng)物骨骼的出現(xiàn)很可能與捕食者與被捕食者之間的“軍備競(jìng)賽”有關(guān)，也就是人們常說(shuō)的“防御天敵”，即在攻防之間演化出了攻擊用的利爪與牙齒，也形成了防御用的厚重殼體，但具體機(jī)制還不清晰。不僅“最早礦化骨骼為什么出現(xiàn)”這一重大科學(xué)問(wèn)題沒(méi)有解決，“該時(shí)期動(dòng)物如何控制骨骼形成”也一直是古生物界的難題。西北大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)對(duì)產(chǎn)自我國(guó)華北板塊寒武紀(jì)早期猴家山組的開(kāi)腔骨骨片，開(kāi)展了系統(tǒng)研究。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這些骨片上存在大量以黏土礦物保存的多邊形結(jié)構(gòu)，如同“蜂巢”一般包覆整個(gè)開(kāi)腔骨骨片。通過(guò)和現(xiàn)生貝殼對(duì)比，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)：這些多邊形的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，與軟體動(dòng)物珠母貝棱柱層間的有機(jī)質(zhì)框架，在大小、形態(tài)和顯微結(jié)構(gòu)上存在極大的相似性。

結(jié)合軟體動(dòng)物有機(jī)質(zhì)框架的形成過(guò)程及形成機(jī)制，研究認(rèn)為：疑難動(dòng)物化石開(kāi)腔骨類(lèi)內(nèi)部的空腔，是屬于表皮細(xì)胞包圍形成的真體腔。這就意味著，5億年前的開(kāi)腔骨化石具有現(xiàn)代真后生動(dòng)物以表皮細(xì)胞形成上皮組織，進(jìn)而控制外部骨骼礦化的能力。此前，專(zhuān)家認(rèn)為，開(kāi)腔骨可能跟海綿動(dòng)物存在一定的相似性，具有親緣關(guān)系。而研究發(fā)現(xiàn)寒武紀(jì)開(kāi)腔骨類(lèi)與以中膠層造骨細(xì)胞形成礦化骨針、無(wú)任何組織分化的海綿類(lèi)側(cè)生動(dòng)物完全不同，因此完全否定了開(kāi)腔骨類(lèi)化石屬于或者與海綿動(dòng)物親緣關(guān)系親近的傳統(tǒng)觀點(diǎn)。

評(píng)審專(zhuān)家認(rèn)為，這一研究的最大亮點(diǎn)是將現(xiàn)代生物礦化原理應(yīng)用于早期殼體化石，并通過(guò)多學(xué)科的交叉研究方法揭示了寒武紀(jì)大爆發(fā)期間動(dòng)物礦化顯微結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，代表了真正的與礦化結(jié)構(gòu)相關(guān)的上皮組織在寒武紀(jì)大爆發(fā)期間的首次發(fā)現(xiàn)，表明在寒武紀(jì)大爆發(fā)的早期，即使是一些比較低等的疑難動(dòng)物，已經(jīng)具有形成類(lèi)似于現(xiàn)代高等動(dòng)物復(fù)雜礦化骨骼的能力。